浅谈在物理教学中引入物理学史的哲学教育作用＊

解 霞

（南通大学理学院 江苏 南通 226019）

1 引言

大学物理课程是面向理工科专业学生所开设的一门基础课，主要介绍物理学科的基本概念、基本理论和基本方法［1］.物理学最早被称为自然哲学，是哲学专门研究自然界的分支.从诞生那天起，物理学就通过对自然界千变万化的各种现象内在的本质的探索来帮助人类认识世界，从而改造世界［2］.物理学史是关于物理科学发展的历史，包含着许多物理理论产生的背景、原创性的研究方法以及所体现的科学精神［3］.

自从20世纪中叶，哈佛大学校长J.B.Conant教授倡导把科学史引入到科学教育以来，物理学史的研究和教学越来越引起人们的重视.从教学的方法和教育的目的来说，把科学史渗透到科学知识体系的教学中，对教育教学有很大的帮助［4］.一方面，课堂教学会比较生动，学生的学习积极性提高，学生更容易从历史发展的前因后果来理解知识体系的建构过程［5］.另一方面，从哲学角度来说，物理学史揭示了人类在实践活动中的人与世界、主体与客体、主观与客观的关系，以及改变世界的方法论.在物理知识讲解中借助生动的物理学史例，插入认识论和方法论教育，不仅使课堂有声有色，而且有助于学生对物理知识的理解，有助于学生确立正确的人生观、世界观，坚持科学的方法论［6］.我校在大学物理的教学中倡导将物理学史融入到大学物理教学中，在多年的教学实践中起到了很好的教学效果和教育作用.

2 物理学史的哲学教育作用

马克思主义哲学是科学的世界观和方法论.实践的观点是马克思主义哲学首要的和基本的观点，实践的原则是马克思主义哲学的建构原则.马克思主义哲学从实践出发去认识和理解世界.马克思主义哲学解答了实践活动中人与世界、主体与客体、主观与客观的关系，从而为改变世界提供方法论.实践的观点贯穿马克思主义哲学的认识论和方法论.本文从哲学教育的角度，分析在大学物理教学中引入物理学史的作用.

2.1 有利于形成科学的真理观

事物是发展变化的，真理是绝对性和相对性共存的.“科学的本质就是不断创新，不断追求，从相对真理逐步逼近绝对真理”［7］.在教学中引入物理学史，可以让学生了解物理学原理、定律的形成和发展过程，深刻体会真理是绝对性和相对性的统一，用发展的眼光看问题.例如在绪论课的教学中引入物理学史，介绍物理学的发展经历了从萌芽时期、经典物理时期、近代物理时期到现代物理时期.在古代，物理学是自然哲学的重要组成部分，直到16世纪以后它与哲学分离.此后，逐步建立起了力学、光学、热学、电学、相对论、量子力学、粒子物理学等学科，在近代，物理学发展迅猛，各学科形成许多新的分支并不断地向其他研究领域渗透，形成一系列独立的新兴学科.从物理学的历史来看，物理学的研究对象、方法，一些观点、理论是不断发展的，教育学生用历史的、发展的眼光看待问题，促进学生形成科学的真理观.

2.2 有利于形成科学的认识论

物理科学的形成过程遵循人类的认知规律，从物理现象出发，提出假说继而进行实验检验，最后形成理论.认识具有反复性和无限性，人们在实践的基础上反复地认识世界追求真理.然而一些物理教师在教学中过于注重专业知识的系统传授，学生被动地接受知识，失去了怀疑的精神、探究的兴趣.这样的做法违背了人类认识世界的自然规律.爱因斯坦在《论教育》中说，“应当始终把发生独立思考和独立判断的能力放在首位，而不应当把获得专业知识放在首位.”［8］在物理教学中渗入物理学史知识，让学生体会到物理学充满了怀疑、批判和超越，使学生认识到事物的发展变化，形成正确的真理观；使学生具有敢于怀疑、勇于批判的科学态度，形成科学的认识论.相对论的诞生就是在实验的支持下充满了思考和怀疑精神的结果.在爱因斯坦之前，洛伦兹和彭加莱已经走到相对论的大门口，但他们未能摆脱绝对时空观认识的束缚，最终没能迈入相对论的门坎.1905年爱因斯坦指出，迈克尔孙和莫雷的实验说明以太这一概念是多余的，光速是不变的，牛顿的绝对时空观是错误的.他用光速不变和相对性原理推出了洛伦兹变换.正是由于爱因斯坦在可靠实验数据的基础上抛开了绝对运动和静止以太的观念，才创立了狭义相对论，引起了人类时空观的巨大变革.在大学物理教学中引入物理学史知识有助于学生科学地认识世界和自身，并坚持马克思主义的实践原则.

2.3 完成辩证唯物主义和历史唯物主义的教育

马克思主义世界观是辩证的、历史的唯物主义世界观.物理学知识体系的形成创造过程本身就是历史的、唯物的、辨证的.在物理教学中，将实践的观点，科学的真理观贯穿于教学中，可以使学生更好地理解物理学的理论和实验的关系，物理学发展与社会生产和科学技术发展的关系，用历史的、发展的眼光去看问题.

以人类对光的本性认识为例，历史上存在微粒说和波动说之争.17世纪，以牛顿为代表的光的微粒说占主导地位.由于牛顿的权威性，尽管英国人托马斯·杨用波动理论成功地解释了光的干涉现象，但20年无人理解甚至遭到嘲笑和攻击.18世纪初，法国科学院悬赏征文鼓励用微粒理论解释光的衍射现象，结果却有力地证明了光的波动性，从而使波动说又占据了历史上的舞台.光的本性的争论似乎获得了圆满的解决，波动说取得了决定性的胜利.然而到了19世纪末、20世纪初，光电效应实验的解释又使波动说陷入困境，爱因斯坦受普朗克量子论的启发，提出了光量子假设，建立光量子理论，重新肯定了光的微粒性，同时没有否定光的波动性.光在传播过程中，波动性表现得比较显著，而当光和物质相互作用时，粒子性表现得比较显著，这就是光的波粒二象性.当向学生讲述光的本性时，应有意地培养学生的辩证唯物主义和历史唯物主义世界观.首先，任何真理都要经得起实践的检验.其次，任何真理都是绝对性和相对性的辩证统一.正如辩证法所言，事物的发展不是直线式的，而是螺旋地向前发展，矛盾的双方在一定的条件下可以相互转化.教育学生在学习和工作中应注意摒弃形而上学的思想，学会全面地看问题和分析问题.

2.4 教育学生坚持科学的方法论

实践是认识的基础，认识的来源，同时也是检验认识真理性的唯一标准；认识对实践具有反作用.在大学物理教学中适当渗透有方法论意义的事例，有助于学生积极投身实践，追求真理；学有所用，实践创新.在物理学研究中常常借助理想模型、理想过程、理想实验，运用观察和实验、类比和联想、分析和综合、科学假设等方法.物理学史中有大量的生动事例说明科学大师们如何熟练而巧妙地运用这些方法取得重要的成果［9］.例如在对称性思想的指导下，物理学家通过预言、设想推测未来事物的存在.电可以生磁、磁可以生电，法拉第经过十几年的不懈努力实现了由磁生电的梦想，制成了发电机.自1897年发现电子，狄拉克综合前人的研究成果，根据对称性预言了正电子的存在，1932年美国物理学家安德逊在宇宙射线实验中发现了正电子.这些生动的历史事例，不仅能教育学生在解决问题时采取科学的态度和科学的方法，还能激励学生实践创新［10］.

3 结束语

就目前的大学物理教学而言，执教的高校物理教师大多熟练掌握物理学理论知识，同时也具备一定的物理学发展史知识，将生动的物理学史例渗透到大学物理的教学中，发挥其课堂教学作用和哲学教育作用应成为高校物理教师努力的目标.

1 杨建华，戴兵，秦玉明.大学物理.苏州：苏州大学出版社，2012

2 乔治·伽莫夫.物理学发展史.高士圻译.北京：商务印书馆，1981

3 申先甲.物理学史教程.长沙：湖南教育出版社，1987

4 蔡志凌.物理学史的教育功能.安徽师范大学学报（自然科学版），2003，26（2）：143

5 程民治.物理学史教学的作用与改革.现代物理知识，1997，9（6）：26

6 方励之.哲学和物理.自然辩证法研究，1986，2（5）：28

7 周光召.物理学的回顾和展望.北京大学学报（自然科学版）（增刊），2002（1）：1

8 爱因斯坦.爱因斯坦文集（第3卷）.北京：商务印书馆，1983

9 张瑞琨.物理学研究方法和艺术.上海：上海教育出版社，1995

10 周济.注重培养创新人才增强高水平大学创新能力.中国高等教育，2006（15）：4